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几乎在每本化学教科书和字典中，都附有一张“元素周期表（The Periodic Table）”。这张表揭示了物质世界的秘密，把一些看来似乎互不相关的元素统一起来，组成了一个完整的自然体系；它的发明，对于促进化学的发展起了巨大的作用，是近代化学史上的一个创举，更是化学发展史上的重要里程碑之一。 发现：打开新世界大门的元素周期表 1865年，英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按原子量大小的顺序进行排列，发现无论从哪一个元素算起，每到第八个元素就和第一个元素的性质相近。这很像音乐上的八度音循环，因此，他干脆把元素的这种周期性叫做“八音律”，并据此画出了标示元素关系的“八音律”表。 纽兰兹 显然，纽兰兹已经下意识地摸到了“真理女神”的裙角，差点就揭示元素周期律了。不过条件限制了他作进一步的探索：因为当时原子量的测定值有错误，而且他也没有考虑到还有尚未发现的元素，只是机械地按当时的原子量大小将元素排列起来，所以他没能揭示出元素之间的内在规律。当年，纽兰兹的“八音律”在英国化学学会上受到了嘲弄，主持人以不无讥讽的口吻问道：“你为什么不按元素的字母顺序排列？” 到底应该以怎样的规则和顺序排列各个元素？这个问题同样困扰着俄罗斯化学家门捷列夫。 1841年，7岁的门捷列夫进了中学，他对数学、物理学和地理抱有极大的兴趣，一早就表现出了出众的才能和惊人的记忆力；1850年，门捷列夫进入中央师范学院学习。大学一年级，他迷上了化学，决心要成为一个化学家，为了人类的利益而获得简单、价廉和“到处都有”的物质。20岁那年，门捷列夫的第一篇科学论着《关于芬兰褐廉石》发表在矿物学协会的刊物上，在研究同晶现象方面完成了巨大和重要的研究。 门捷列夫 1855年，门捷列夫以第一名的优异成绩毕业于师范学院。担任一段时间的中学教师后，他在彼得堡高分通过了硕士考试；在他的硕士论文中，门捷列夫提出了“伦比容”，这一研究对他今后发现周期律有至关重要的意义；两年后，23岁的门捷列夫被批准为彼得堡大学的副教授，开始教授化学课程，主要负责讲授《化学基础》课。当时的化学界正处在探索阶段，年轻的学者门捷列夫也毫无畏惧地冲进了这个领域，开始了艰难的探索工作。 1860年，门捷列夫在德国卡尔斯卢厄召开第一次国际化学家代表大会，会议上解决了许多重要的化学问题，最终确定了“原子”、“分子”、“原子价”等概念，并为测定元素的原子量奠定了坚实的基础。这次大会对门捷列夫形成周期律的思想产生了很大的影响。 1861年，门捷列夫回到彼得堡，重担化学教授工作，同时开始编写著作《化学原理》。为了用一种合乎逻辑的方式来组织当时已知的63种元素，他仔细研究了63种元素的物理性质和化学性质，并将这些化学元素的名称及其原子量、氧化物、物理性质、化学性质等分别写在卡片上，用不同的方法摆放卡片以进行元素分类的试验。 1869年3月1日这一天，门捷列夫仍然在对着这些卡片苦苦思索。他先把常见的元素族按照原子量递增的顺序拼在一起，之后是那些不常见的元素，最后只剩下稀土元素没有全部“入座”，门捷列夫无奈地将它放在边上。从头至尾看一遍排出的“牌阵”后，门捷列夫惊喜地发现，所有的已知元素都已按原子量递增的顺序排列起来，并且相似元素依一定的间隔出现。 门捷列夫的第一张化学元素周期表 第二天，门捷列夫将所得出的结果制成一张表，这就是人类历史上第一张化学元素周期表。在这个表中，周期是横行，族是纵行。门捷列夫大胆地为尚待发现的元素留出了位置，并且在其关于周期表的发现的论文中指出：按着原子量由小到大的顺序排列各种元素，在原子量跳跃过大的地方会有新元素被发现，因此周期律可以预言尚待发现的元素。 1871年12月，门捷列夫在第一张元素周期表的基础上进行增益，发表了第二张表，这张表改竖排为横排，使用一族元素处于同一竖行中，更突出了元素性质的周期性。至此，化学元素周期律的发现工作已圆满完成。 化学界通将周期律称为门捷列夫周期律：主族元素越是向右非金属性越强，越是向上金属性越强。同主族元素，随着周期数的增加，分子量越来越大，半径越来越大，金属性越来越强。同周期元素，随着原子系数数的增加，分子量越来越大，半径越来越小，非金属性越来越强。最后一列上都是稀有气体，化学性质稳定。 此后，随着科学的发展，门捷列夫元素周期表中未知元素留下的空位先后被填满。新元素的发现证实了元素周期表的正确性，反过来，元素周期表又指导化学家们有计划、有目的地寻找新的化学元素。 现在的化学元素周期表 当原子结构的奥秘被发现时，编排依据由相对原子质量改为原子的质子数﹙核外电子数或核电荷数﹚，形成现行的元素周期表。至此，人们对元素的认识跨过漫长的探索历程，终于进入了自由王国。 联系：人与元素的故事 说到化学元素的文化史，必然无法绕开的，自然是意大利化学家、国宝级作家普里莫·莱维。莱维是奥斯维辛幸存者，第174517号囚犯，也是二十世纪最引人注目的公众喉舌，他的文章带有强烈的个人风格，通过阐释元素的特性，钩沉了其在二战前后的成长、生活，对人类道德和物质世界的隐蔽关联进行的深邃追问。 普里莫·莱维 莱维用惰性气体“氩”来隐喻他成长的犹太社区和皮埃蒙特地区其他族裔之间的隔膜；用“汞”这种不稳定、易挥发的气体来指代当时服膺于希特勒的意大利知识分子；用元素“锌”“惰性、必须要有杂质才能进行化学反应”的特性来有力讽刺了当时希特勒鼓吹的“犹太人是一种必须要去除的杂质”的荒谬言说……而在通过以超历史的视角还原了一枚碳原子在天地万物和人体之间的传递和循环后，莱维传达了困扰终生的生命之问：既然生命都是物质的偶然、随机重组，那生命必定是虚无的吗？ 毕业于剑桥大学化学系的休·奥尔德西同样痴迷于对元素的解读，他称赞金不会被腐蚀的纯净与持久，认为黄金分割或者黄金律的说法皆源于此；他为“罗丝·特里梅因等小说家用邪恶的钠灯光制造一种压抑的都市气氛”找到了科学道理，因为“跟日光或普通灯泡发出的白光不同，钠灯灯光只有一种颜色，它照到哪里就会盖过其他颜色”；他拜访了许多匠人，解释了了我们认为铅意味着沉重、锡意味着廉价，而银闪耀的光芒意味着纯洁的天真的原因。 元素周边蜡笔 我们生活在元素组成的世界。曾经的帝国靠金立国，如今的元素周期表已变成了一种被印到杯子、领带和浴帘上的符号；英国艺术家西蒙·帕特森曾经用电影明星的名字重新解释化学元素符号，金的化学符号是Au，所以它变成了奥黛丽·赫本，而银（silver）成了菲尔·西尔弗（PhilSilver）。 元素只能按照它们的化学结构的命令来行动，但这却也使得它们获得了比喻和文化符号的潜力；元素周期表的传说是历史长河中的短暂一刹，但却也是一个决定性的瞬间，它成为一段旅程的不朽记录，永恒地扎根在人类的心中。 |
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